Ученые создали вещества, программирующие самоуничтожение в раковых клетках
Соединения, запускающие процесс самоуничтожения в раковых клетках, создали химики Университета ИТМО из Санкт-Петербурга и Института органической и физической химии им. А. Е. Арбузова из Казани, сообщает 18 сентября портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу ИТМО.
Процесс самоуничтожения, инициированный синтезированными соединениями, при этом идет избирательно и не затрагивает здоровые клетки. Токсичность разработанных веществ почти в 10 раз ниже по сравнению с популярными препаратами для химиотерапии онкологических заболеваний.
Кроме токсичности, недостатком традиционных лекарств для подавления раковых клеток и метастазов является низкая избирательность, то есть они воздействуют и на здоровые клетки организма, часто вызывая сильные побочные эффекты, среди которых: ослабление иммунной системы, выпадение волос, потеря аппетита, повреждения слизистой оболочки рта и горла и др.
Петербургские и казанские ученые разработали химические соединения, токсичность которых избирательна. Они представляют собой каликсарены (макроциклические соединения, образующиеся при циклической олигомеризации фенолов с формальдегидом) с пиразольными фрагментами (веществами, способными связываться с ДНК).
Полученные соединения как «многорукие» чашеобразные платформы из макромолекул точечно воздействуют на раковые клетки, рассказал главный автор исследования, научный сотрудник научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Антон Муравьев и уточнил:
«Мы синтезировали девять таких соединений, затем обработали ими шесть линий клеток — четыре раковые и две здоровые. Полученные результаты сравнивали с эффектом от широко применяемого в медицине противоопухолевого препарата доксорубицина. Три соединения-лидера существенно подавляли активность клеточной линии карциномы (злокачественная опухоль) шейки матки. Здоровые же клетки, среди которых были и чувствительные к химиотерапии клетки печени, сохранили свою жизнеспособность. Нас вдохновил этот результат, ведь он указывает на низкую токсичность. Далее мы убедились при экспериментах с кровью, что эритроциты не разрушаются в присутствии каликсаренов».
Проведенные исследования новых веществ in vivo продемонстрировали их низкую токсичность. Для мышей летальная доза каликсаренов составила 80 мг на 1 кг, что в несколько раз выше, чем у применяемых в настоящее время препаратов. При воздействии созданных веществ на раковых клетки карциномы шейки матки запускался апоптоз — процесс программируемой гибели клетки из-за ее распада.
«Раковые клетки подобны сорняку, который постепенно вытесняет другие растения. И не факт, что, вырвав сорняк, вы полностью от него избавитесь — он мог уже успеть пустить корни глубже или „раскидать“ семена вокруг. Так же и с опухолью. Если здоровая клетка, „отжив“ свое, умирает и на смену ей приходит новая, то раковые клетки сопротивляются смерти, неконтролируемо размножаются, не давая развиваться здоровым. Это и приводит к появлению опухолей», — пояснил Антон Муравьев.
Платформы, синтезированные исследователями, возвращают раковые клетки в «нормальное состояние», «заставляя» их самоуничтожаться. Добиться этого удалось благодаря правильно подобранной геометрии соединений с «замещенными» пиразольными фрагментами, а также выявленной в клетках молекулы-мишени, которая будет связываться с препаратом. Как показало исследование, ею оказалась ДНК.
Поиском соединений, запускающих процесс самоуничтожения в раковых клетках, научный коллектив занялся в 2016 году в сотрудничестве с коллегами из Великобритании, рассказали исследователи. При этом за последние годы они несколько раз воспроизводили синтез целевых соединений, получая один и тот же эффект на линиях клеток, что доказало надежность полученного результата.
В планах авторов проекта — проверка соединений-лидеров на мутагенность, то есть способность вызывать в клетках генетические мутации, а также уточнение процесса взаимодействия разработанных платформ с ДНК раковых клеток.
Проект российских ученых, результаты которого они представили в журнале Bioorganic Chemistry, будет полезен при разработке новых перспективных лекарств для борьбы с онкологическими заболеваниями.
